岩石多数具有明显的非均质性和各向异性特征,岩石的各向异性特征常是影响洞室围岩应力应变分布的重要因素.该文系统介绍了正交各向异性问题和位移反分析方法研究的历史与现状,叙述与归纳了各向异性岩体的分析理论,通过分析成层正交各向异性岩体的特点,对该类岩体的反分析方法提出了分层正交各向异性模型、比例系数模型、分层均质模型和等效简化模型,并对各类模型分别确定了目标未知数、目标函数与算法.论文以分层均质模型为例,采用三元件模型,对成层正交各向异性岩体建立了粘弹性问题的反分析模型.针对成层正交各向异性岩体反分析计算中非线性目标函数的求解,叙述了采用下山单纯形优化搜索法的原理,并结合工程实践论证了采用这类算法可取得较好的结果.论文在对进化算法的四个分支--遗传算法、遗传规划、进化策略及进经规划的基本原理和技术进行归纳的基础上,基于岩土介质材料的结构性和随机性特征,提出了岩土参数值初始种群的产生方法,并结合岩土工程反问题的特点,建立了免疫遗传算法,研制了相应的软件,为成层正交各向异性岩体反问题的研究开拓了新途径.结合工程实际,采用分层均质模型得出了初始地应力值及其分布规律,及围岩材料的弹性、粘弹性性态参数值,取得了较好的结果,并已用于工程实践.